BOM ציטוט רכיבים אלקטרוניים Driver IC שבב IR2103STRPBF

תכונות המוצר

מסמכים ומדיה

סיווגי סביבה ויצוא

נהגי שער

דרייבר שער הוא מגבר הספק המקבל כניסת הספק נמוך מבקר IC ומייצר כניסת הנעה בעלת זרם גבוה עבור השער של טרנזיסטור בעל הספק גבוה כגון IGBT או MOSFET.מנהלי התקנים לשער יכולים להיות מסופקים על-שבב או כמודול דיסקרטי.בעיקרו של דבר, דרייבר שער מורכב ממעביר רמה בשילוב עם מגבר.IC של מנהל השער משמש כממשק בין אותות בקרה (בקרים דיגיטליים או אנלוגיים) ומתגי הפעלה (IGBTs, MOSFETs, SiC MOSFETs ו- GaN HEMTs).פתרון משולב של הנהג מפחית את המורכבות של התכנון, זמן הפיתוח, חומרי הגלם (BOM) ושטח הלוח תוך שיפור האמינות על פני פתרונות כונני שער המיושמים באופן דיסקרטי.

הִיסטוֹרִיָה

בשנת 1989, International Rectifier (IR) הציג את המוצר המונוליטי הראשון של דרייבר שערים HVIC, טכנולוגיית המעגל המשולב במתח גבוה (HVIC) משתמשת במבנים מונוליטיים פטנטים וקנייניים המשלבים התקני DMOS דו-קוטביים, CMOS ורוחביים עם מתחי פירוק מעל 700 וולט ו-1400 V להפעלת מתחי היסט של 600 וולט ו-1200 וולט.[2]

באמצעות טכנולוגיית HVIC של אותות מעורבים זו, ניתן ליישם גם מעגלים לשינוי רמה במתח גבוה וגם מעגלים אנלוגיים ודיגיטליים במתח נמוך.עם היכולת למקם מעגלים במתח גבוה (ב'באר' שנוצרה על ידי טבעות פוליסיליקון), שיכולים 'לרחף' 600 וולט או 1200 וולט, על אותו סיליקון הרחק משאר מעגלי המתח הנמוך, בצד גבוה כוח MOSFETs או IGBTs קיימים בטופולוגיות פופולריות רבות של מעגלים לא מקוונים כגון buck, חיזוק סינכרוני, חצי גשר, גשר מלא ותלת פאזי.מנהלי השערים של HVIC עם מתגים צפים מתאימים היטב לטופולוגיות הדורשות תצורות צד גבוה, חצי גשר ותלת פאזי.[3]

מַטָרָה

בניגוד לטרנזיסטורים דו קוטביים, MOSFETs אינם דורשים קלט מתח קבוע, כל עוד הם אינם מופעלים או כבויים.אלקטרודת השער המבודדת של ה-MOSFET יוצרת אקַבָּל(קבל שער), שיש לטעון או לפרוק בכל פעם שה-MOSFET מופעל או כבוי.מכיוון שטרנזיסטור דורש מתח שער מסוים כדי להפעיל, יש לטעון את קבל השער לפחות למתח השער הנדרש כדי שהטרנזיסטור יופעל.באופן דומה, כדי לכבות את הטרנזיסטור, יש לפזר את המטען הזה, כלומר יש לפרוק את קבל השער.

כאשר טרנזיסטור מופעל או כבוי, הוא אינו עובר מיד ממצב לא מוליך למצב מוליך;ועשוי לתמוך זמנית גם במתח גבוה וגם להוליך זרם גבוה.כתוצאה מכך, כאשר זרם שער מופעל על טרנזיסטור כדי לגרום לו לעבור, נוצרת כמות מסוימת של חום שיכולה, במקרים מסוימים, להספיק כדי להרוס את הטרנזיסטור.לכן, יש צורך לשמור על זמן ההחלפה קצר ככל האפשר, כדי למזעראובדן מיתוג[de].זמני מיתוג אופייניים הם בטווח של מיקרו-שניות.זמן המיתוג של טרנזיסטור הוא ביחס הפוך לכמות שלנוֹכְחִימשמש לטעינת השער.לכן, לרוב נדרשים זרמי מיתוג בטווח של כמה מאותמיליאמפר, או אפילו בטווח שלאמפר.עבור מתחי שער טיפוסיים של כ-10-15V, כמהוואטייתכן שיידרש כוח כדי להניע את המתג.כאשר זרמים גדולים מוחלפים בתדרים גבוהים, למשל בממירי DC לDCאו גדולמנועים חשמליים, לעיתים מסופקים טרנזיסטורים מרובים במקביל, כדי לספק זרמי מיתוג וכוח מיתוג גבוהים מספיק.

אות המיתוג לטרנזיסטור נוצר בדרך כלל על ידי מעגל לוגי או אמיקרו-בקר, המספק אות פלט שבדרך כלל מוגבל לכמה מיליאמפר של זרם.כתוצאה מכך, טרנזיסטור המונע ישירות על ידי אות כזה יעבור לאט מאוד, עם אובדן הספק גבוה בהתאם.במהלך המיתוג, קבל השער של הטרנזיסטור עלול למשוך זרם כל כך מהר עד שהוא גורם למשיכת זרם במעגל הלוגי או במיקרו-בקר, ולגרום להתחממות יתר שמובילה לנזק קבוע או אפילו להרס מוחלט של השבב.כדי למנוע זאת, מסופק דרייבר שער בין אות הפלט של המיקרו-בקר לבין טרנזיסטור הכוח.

משאבות טעינהמשמשים לעתים קרובות בH-גשריםבדרייברים גבוהים להנעת שער את הצד הגבוה n-channelMOSFETs כוחוIGBTs.התקנים אלה משמשים בגלל הביצועים הטובים שלהם, אך דורשים מתח הנעה של שער כמה וולט מעל מסילת החשמל.כאשר מרכזו של חצי גשר יורד, הקבל נטען באמצעות דיודה, ומטען זה משמש מאוחר יותר להנעת השער של שער ה-FET בצד הגבוה כמה וולטים מעל המתח של המקור או פין הפולט כדי להפעיל אותו.אסטרטגיה זו פועלת היטב בתנאי שהגשר משתנה באופן קבוע ומונעת את המורכבות של צורך להפעיל ספק כוח נפרד ומאפשרת להשתמש בהתקנים n-channel היעילים יותר עבור מתגים גבוהים ונמוכים כאחד.